JP2011198853A - Photoelectric conversion film-stacked solid-state imaging device without microlens, method of manufacturing the same, and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はデジタルカメラなどの撮像装置に搭載する固体撮像素子等に係り、特に、撮像装置に搭載するのに好適な構造を持つ光電変換膜積層型固体撮像素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device or the like mounted on an imaging device such as a digital camera, and more particularly to a photoelectric conversion film stacked solid-state imaging device having a structure suitable for mounting on an imaging device and a manufacturing method thereof.
固体撮像素子は、光の受光面に樹脂製等のマイクロレンズ(トップレンズ)やカラーフィルタ層を設ける関係で、表面が柔らかくなっている。このため、固体撮像素子の受光面表面が傷付かない様に、また、塵埃などが付着しない様に、保護する必要がある。そこで、従来から、特許文献1,2に示されるように、受光面表面にガラス基板の様な透明基板を接着材で貼り付ける様になっている。 The solid-state imaging device has a soft surface because a light-receiving surface is provided with a resin-made microlens (top lens) or a color filter layer. For this reason, it is necessary to protect the light receiving surface of the solid-state imaging device so that the surface is not damaged, and dust is not attached. Therefore, conventionally, as shown in Patent Documents 1 and 2, a transparent substrate such as a glass substrate is attached to the surface of the light receiving surface with an adhesive.
しかし、この接着材の材質が問題となる。従来のCCD型イメージセンサやCMOS型イメージセンサ等の固体撮像素子は、入射光の利用効率を高めるために、各受光素子上方にマイクロレンズを設けており、このマイクロレンズの表面に屈折率がマイクロレンズの材質と同程度の接着材を塗ると、マイクロレンズ表面での光の屈折が起きずにマイクロレンズの機能が阻害され、入射光を集光できなくなってしまう。 However, the material of the adhesive is a problem. In a conventional solid-state imaging device such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor, a microlens is provided above each light receiving device in order to increase the use efficiency of incident light, and the refractive index is microscopic on the surface of the microlens. If an adhesive of the same degree as the lens material is applied, the refraction of light on the surface of the microlens does not occur, the function of the microlens is hindered, and incident light cannot be condensed.
このため、接着材の透明樹脂として、マイクロレンズの屈折率より低屈折率となる材料を選択する必要が生じる。また、接着材は、吸水率の低い材料でないと信頼性が低下するため、低屈折率でかつ吸水率の低い材料を選択する必要が生じ、材料の選択肢が少なくなり、コストが嵩んでしまうという問題がある。 For this reason, it is necessary to select a material having a refractive index lower than that of the microlens as the transparent resin for the adhesive. In addition, since the reliability of the adhesive is low unless the material has a low water absorption rate, it is necessary to select a material having a low refractive index and a low water absorption rate, resulting in fewer choices of materials and increased costs. There's a problem.
マイクロレンズ表面全面と透明基板とを接着材で接着せずに、マイクロレンズと透明基板との間に空隙を設け、空気の屈折率を利用してマイクロレンズの集光効率を上げる技術も、特許文献3に記載されている。しかし、空隙を設ける工程が複雑で製造コストを上げる要因になっている。また、空隙を設ける関係で、固体撮像素子の厚さを薄くできないという問題もある。 A technology that increases the light condensing efficiency of the microlens by using the refractive index of air and providing a gap between the microlens and the transparent substrate without bonding the entire surface of the microlens and the transparent substrate with an adhesive. It is described in Document 3. However, the process of providing the gap is complicated, which increases the manufacturing cost. Another problem is that the thickness of the solid-state imaging device cannot be reduced due to the provision of the air gap.
本発明の目的は、マイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子を用いることで、上記の空隙を必要とせず、また、接着材として屈折率に依存しない透明樹脂を選択できるようにした小型,薄型の固体撮像素子及びその製造方法並びにこの固体撮像素子を搭載した撮像装置を提供することにある。 An object of the present invention is to use a photoelectric conversion film laminated solid-state imaging device not mounted with a microlens, so that the above-described gap is not required and a transparent resin that does not depend on the refractive index can be selected as an adhesive. It is an object of the present invention to provide a small and thin solid-state imaging device, a method for manufacturing the same, and an imaging apparatus equipped with the solid-state imaging device.
本発明のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段と、前記光電変換膜の光入射側上層に透明樹脂を接着材として貼り付けられた透明基板と、前記信号読出手段に配線接続され該半導体基板に貫通して設けられると共に該半導体基板の前記光電変換膜が設けられた面と反対側の面に露出して設けられた電気的接続端子とを備えることを特徴とする。 A photoelectric conversion film stacked solid-state imaging device without a microlens of the present invention includes a semiconductor substrate, a photoelectric conversion film stacked on a light incident side upper layer of the semiconductor substrate, and a photoelectric conversion film formed on a surface portion of the semiconductor substrate. Signal reading means for reading out a signal corresponding to the amount of signal charge detected by the conversion film according to the amount of incident light to the outside as a captured image signal, and a transparent resin as an adhesive on the light incident side upper layer of the photoelectric conversion film A transparent substrate and an electrical connection provided by being connected to the signal reading means and penetrating through the semiconductor substrate and exposed on the surface of the semiconductor substrate opposite to the surface on which the photoelectric conversion film is provided And a terminal.
本発明のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段とを備えるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板が他の前記半導体基板と分離される前の複数の該半導体基板の集合体でなる半導体ウェハの前記光入射側上層に該半導体ウェハと同等面積の透明基板を透明樹脂で貼り合わせ、該貼り合わせ後に該半導体基板及び該透明基板をダイシングして個片化することを特徴とする。 A manufacturing method of a photoelectric conversion film stacked solid-state imaging device without a microlens of the present invention is formed on a semiconductor substrate, a photoelectric conversion film stacked on a light incident side upper layer of the semiconductor substrate, and a surface portion of the semiconductor substrate And a signal reading means for reading out a signal corresponding to the signal charge amount detected by the photoelectric conversion film according to the amount of incident light to the outside as a picked-up image signal. The light incident side upper layer of a semiconductor wafer comprising an assembly of a plurality of semiconductor substrates before the semiconductor substrate on which the signal reading means and the photoelectric conversion film are formed is separated from other semiconductor substrates A transparent substrate having the same area as the semiconductor wafer is bonded with a transparent resin, and after the bonding, the semiconductor substrate and the transparent substrate are diced into individual pieces.
また、本発明のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板が他の前記半導体基板と分離される前の複数の該半導体基板の集合体でなる半導体ウェハのうち良品の前記半導体基板の前記光入射側上層に個片化された前記透明基板を透明樹脂で貼り付け、該貼り付け後にダイシングして前記半導体ウェハを個片化することを特徴とする。 In the method for manufacturing a photoelectric conversion film stacked solid-state imaging device without a microlens according to the present invention, the signal readout means and the semiconductor substrate on which the photoelectric conversion film is formed are separated from the other semiconductor substrates. The transparent substrate separated into the upper layer on the light incident side of the non-defective semiconductor substrate among the semiconductor wafers composed of an assembly of the plurality of semiconductor substrates is pasted with a transparent resin, and the dicing is performed after the pasting. A semiconductor wafer is divided into individual pieces.
また、本発明のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板が他の前記半導体基板と分離される前の複数の該半導体基板の集合体でなる半導体ウェハの前記光入射側上層に厚手の透明樹脂を積層して硬化させ、該硬化後にダイシングして前記半導体ウェハを個片化することを特徴とする。 In the method for manufacturing a photoelectric conversion film stacked solid-state imaging device without a microlens according to the present invention, the signal readout means and the semiconductor substrate on which the photoelectric conversion film is formed are separated from the other semiconductor substrates. A thick transparent resin is laminated and cured on the light incident side upper layer of the semiconductor wafer composed of an assembly of a plurality of semiconductor substrates, and the semiconductor wafer is diced after the curing. .
また、本発明のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、複数の前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板を前記光入射側上層の側を1枚の透明基板に透明樹脂で貼り付け、該貼り付け後に該透明基板をダイシングして前記半導体基板を個片化することを特徴とする。 In the method of manufacturing a photoelectric conversion film stacked solid-state imaging device without a microlens according to the present invention, a plurality of the signal reading means and the semiconductor substrate on which the photoelectric conversion film is formed are arranged on the light incident side upper layer side. The semiconductor substrate is bonded to a single transparent substrate with a transparent resin, and the semiconductor substrate is separated into pieces by dicing the transparent substrate after the bonding.
また、本発明の撮像装置は、上記のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子又は上記のいずれかの製造方法で製造されたマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子を搭載することを特徴とする。 In addition, an imaging apparatus according to the present invention includes the above-described photoelectric conversion film stacked solid-state image pickup device not mounted with a microlens or the photoelectric conversion film stacked solid-state image pickup device mounted with any one of the above manufacturing methods. It is mounted.
本発明によれば、マイクロレンズが無いため透明基板と撮像素子チップとの間に空隙を設ける必要が無く、透明接着材として屈折率に依存せずに接着材を選択でき、小型,薄型で量産性が高く信頼性も高い素子構造を持つ固体撮像素子を得ることができ、これを搭載する撮像装置の小型化や信頼性向上も図ることが可能となる。 According to the present invention, since there is no microlens, there is no need to provide a gap between the transparent substrate and the imaging element chip, and the adhesive can be selected as a transparent adhesive without depending on the refractive index. Thus, it is possible to obtain a solid-state imaging device having a highly reliable and highly reliable element structure, and it is possible to reduce the size and improve the reliability of an imaging apparatus equipped with the solid-state imaging device.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るデジタルカメラ(撮像装置)の構成図である。このデジタルカメラは20は、固体撮像素子100と、固体撮像素子100の前段に置かれた撮影レンズ21と、固体撮像素子100から出力されるアナログの画像データを自動利得調整(AGC)や相関二重サンプリング処理等のアナログ処理するアナログ信号処理部22と、アナログ信号処理部22から出力されるアナログ画像データをデジタル画像データに変換するアナログデジタル変換部(A/D)23と、後述のシステム制御部(CPU)29からの指示によって撮影レンズ21,A/D23,アナログ信号処理部22,固体撮像素子100の駆動制御を行う駆動制御部(タイミングジェネレータを含む)24と、CPU29からの指示によって発光するフラッシュ25とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram of a digital camera (imaging device) according to an embodiment of the present invention. This digital camera 20 includes a solid-
本実施形態のデジタルカメラは更に、A/D23から出力されるデジタル画像データを取り込み補間処理やホワイトバランス補正,RGB/YC変換処理等を行うデジタル信号処理部26と、画像データをJPEG形式などの画像データに圧縮したり逆に伸長したりする圧縮/伸長処理部27と、メニューなどを表示したりスルー画像や撮像画像を表示する表示部28と、デジタルカメラ全体を統括制御するシステム制御部(CPU)29と、フレームメモリ等の内部メモリ30と、JPEG画像データ等を格納する記録メディア32との間のインタフェース処理を行うメディアインタフェース(I/F)部31と、これらを相互に接続するバス40とを備え、また、システム制御部29には、ユーザからの指示入力を行う操作部33が接続されている。
The digital camera according to the present embodiment further includes a digital
図2は、図1に示す固体撮像素子100の縦断面模式図である。この固体撮像素子100は、撮像素子チップ101と、撮像素子チップ101の光入射側の前面全領域に透明樹脂102で貼り付けられた透明ガラス基板103とを備える。
FIG. 2 is a schematic vertical sectional view of the solid-
本実施形態では、面積的に、撮像素子チップ101=透明ガラス基板102となっており、撮像素子チップ101の電気的接続端子113は、詳細は後述するように、撮像素子チップ101を構成する半導体基板の背面側にスルーホールを通して延びるように設けられており、この背面側の接続端子(接続パッド)113と図1のアナログ信号処理回路22とが接続される。
In the present embodiment, in terms of area, the
このように、固体撮像素子100は、透明ガラス基板103に撮像素子チップ101を貼り合わせただけの構成となるため、小型となり、かつ薄型になっている。更に、本実施形態の固体撮像素子100は、完全な矩形体に成形され、個々の固体撮像素子100の取り扱いや工場出荷前の多数個の収納,輸送が容易となる。
As described above, the solid-
なお、透明ガラス基板103や透明樹脂102,撮像素子チップ101の側面には、光学的に黒色の塗料等を塗布しておくのが良い。以下の実施形態でも同様であるが、黒色塗料を塗ることで、迷光が撮像素子チップ101内に入り込むことが阻止され、ノイズの少ない被写体画像を撮像することができる。
Note that an optically black paint or the like is preferably applied to the side surfaces of the
斯かる構成の固体撮像素子100を、図1のデジタルカメラ20に組み付ける場合、撮影レンズ21の結像面を、撮像素子チップ101の受光面に精度良く位置合わせする必要がある。
When the solid-
本実施形態の固体撮像素子100は、光電変換膜積層型であり、マイクロレンズ非搭載であるため、従来のCCD型やCMOS型のイメージセンサに比較してこの位置合わせが厳しく、位置合わせの精度が出ないと、精細感の乏しい被写体画像しか撮影できなくなってしまう。この位置合わせは、透明ガラス基板103の表面を、撮影レンズ21側の図示省略の組立体基準面に当接する様に組み付けることで可能となる。
Since the solid-
図3は、撮像素子チップ101の製造説明図である。半導体ウェハ110に多数の撮像素子チップ101が、半導体装置製造技術や製膜技術を用いて形成され、後述するようにして個々の撮像素子チップ101がダイシングされることで、個片化される。
FIG. 3 is a manufacturing explanatory diagram of the
個々の撮像素子チップ101は、上面視で矩形に形成され、中央部に矩形の撮像領域112が形成され、周辺部に、接続パッド113が形成される。撮像素子チップ101の前面全領域上に、透明ガラス基板103が貼り付けられる。接続パッド113は、撮像素子チップ101内に設けられ、この接続パッド113から、撮像素子チップ101の背面側にスルーホールを通して金属線が延びるように形成される。
Each image
図4は、図3のIV―IV線位置の断面模式図である。撮像素子チップ101は、半導体基板121に形成される。半導体基板121には、各画素対応の信号電荷蓄積部122が形成され、更に、CMOS型イメージセンサと同様に、個々の画素対応に図示省略のMOSトランジスタ回路でなる信号読出回路が形成されている。各信号読出回路は、対応する信号電荷蓄積部122の蓄積電荷に応じた信号を撮像画像信号として該当の接続パッド113を介して外部に読み出す。
4 is a schematic cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. The
半導体基板121の上面には絶縁膜124が積層されており、その上に、個々の画素対応の画素電極膜125が撮像領域内に二次元アレイ状に配列形成されている。画素電極膜125は、導電性材料たとえばアルミニウムや酸化インジウム錫(ITO)で形成される。
An insulating
各画素電極膜125と、画素対応の信号電荷蓄積部122とは、絶縁膜124内に立設されたビアプラグ126によって電気的に接続される。各ビアプラグ126の途中には、個々に分離された金属膜127が絶縁層124内に埋設されており、金属膜127が信号電荷蓄積部122の遮光を図る様になっている。
Each
各画素電極膜125の上には、撮像領域全体に渡って一枚構成の光電変換膜130が積層される。光電変換膜130としては、本実施形態では入射光量に応じた電荷を発生させる有機膜が用いられる。有機膜の材料として、例えば、メタロシアニン,フタロシアニン,4Hピランが用いられる。有機膜130の厚さは、約1.0μmで形成される。
On each
従って、図1の撮影レンズ21の結像面が、この約1.0μmの膜厚の有機膜130に合うように、図2で説明した位置合わせを行うと、高精細な被写体画像を撮影することが可能となる。
Accordingly, when the alignment described with reference to FIG. 2 is performed so that the imaging surface of the photographing
有機膜130の上には、一枚構成のITO等の透明な対向電極膜131を積層し、その上を透明な保護膜132で覆う。カラー画像を撮像する固体撮像素子の場合には、保護膜(あるいは平坦化層)132の上に、例えばベイヤ配列したRGBの3原色のカラーフィルタ層を積層し、その上を更に透明な保護膜で覆う。
On the
対向電極膜131は、ビアプラグ133で半導体基板121の高濃度不純物層134に接続され、高濃度不純物層134及び図示省略の配線層及び該当の接続パッド113を介して外部から所要電圧が対向電極膜131に印加される。
The
接続パッド113は、金属膜127と同一製造工程で絶縁層124内に形成されるパッド部113aと、該パット部113aから半導体基板121を貫通し背面側に延びる金属配線層113bとで構成され、例えば信号読出回路の出力線が該当する接続パッド113に図示省略の配線層によって接続される。
The
この金属配線層113bは、半導体基板121を貫通しパッド部113aに到達するスルーホールを開け、このスルーホール内を金属で埋めることで形成される。このように、接続パッド113が基板背面側に設けられることで、撮像素子チップ101の前面全領域を、透明ガラス基板103で覆うことが可能となる。
The
斯かる構成の光電変換膜積層型固体撮像素子チップでは、入射光が保護膜132,対向電極膜131を通して有機膜130に入射すると、有機膜130内で入射光量に応じた正孔・電子対が発生する。正孔は、対向電極膜131に流れ、電子が各画素電極膜125を通して信号電荷蓄積部122に流れ、信号電荷蓄積部122の蓄積電荷量に応じた撮像画像信号が、信号読出回路によって外部に読み出される。
In the photoelectric conversion film stacked solid-state imaging device chip having such a configuration, when incident light is incident on the
この光電変換膜積層型固体撮像素子チップ101では、信号読出回路が下層の半導体基板121に設けられるため、上層の受光面の全面で入射光を受光でき、従来のイメージセンサの様にマイクロレンズで個々のフォトダイオードに集光する必要が無い。このため、保護膜132の上、又はカラーフィルタを設けた場合にはその上の保護膜の上に、図2に示す透明ガラス基板102を貼り付けるときに使用する透明な接着材は、その屈折率を考慮する必要が無く、他の要因たとえば吸水率等を優先して透明樹脂材を選択し、素子の信頼性アップを図ったり、低コストの透明樹脂材を選択することが可能となる。
In this photoelectric conversion film laminated solid-state
次に、上述した固体撮像素子100の製造方法について説明する。図3下段に示す様に、半導体ウェハ110の上に多数の撮像素子チップを製造した後、図5の上段に示す様に、この半導体ウェハ110の上面全面に、半導体ウェハ110と同等面積の円板状の透明ガラス基板115を、透明樹脂102を接着材として貼り合わせる。
Next, a method for manufacturing the above-described solid-
そして、図5の下段に示す様に、個々の撮像素子チップ101をダイシングして個片化することで、図2の固体撮像素子100が得られる。なお、図5では、半導体ウェハ110を個片化したものが撮像素子チップ101となり、透明ガラス基板115を個片化したものが透明ガラス基板103となっている。
Then, as shown in the lower part of FIG. 5, the individual image
図6は、本発明の別実施形態に係る固体撮像素子200の製造方法を説明する図である。なお、図2と同様の部材には同一符号を付してその説明は省略する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a method for manufacturing the solid-
本実施形態では、図3下段に示す様に、半導体ウェハ110の上に多数の撮像素子チップを製造した後、図6(a)に示す様に、半導体ウェハ110の良品の撮像素子チップの上に、個片化した透明ガラス基板103を透明樹脂102で貼り付ける。この透明ガラス基板103は、図6(b)に示す様に、不良品(NG素子)の上には貼り付けないため、製造中では良品を示すマーキングの意味もある。
In this embodiment, as shown in the lower part of FIG. 3, after a large number of image sensor chips are manufactured on the
次に、図6(c)に示す様に、ダイシングし、個々の固体撮像素子100に個片化する。なお、ダイシングの方法は、ダイシングブレードを用いたり、レーザ光を用いたりすることができる。
Next, as shown in FIG. 6C, the wafer is diced and separated into individual solid-
個片化した固体撮像素子200の断面を図7に示す。図2に示す固体撮像素子100は、透明ガラス基板103と撮像素子チップ101とが同面積であったが、本実施形態の固体撮像素子200は、個片化した透明ガラス基板103を良品チップ上に貼り付ける関係で、撮像素子チップ101の面積に対して、透明ガラス基板103の面積が若干小面積となっている。
FIG. 7 shows a cross section of the solid-
この構成でも、図2の固体撮像素子100と同様に、小型かつ薄型となり、撮像装置の小型化,薄型化を図ることが可能となる。しかも、透明樹脂102の材質選択肢が広いため、信頼性の高い透明樹脂を選んだり、安価な透明樹脂を選ぶことが容易となる。
Even with this configuration, similarly to the solid-
図8(a)(b)は、本発明の更に別実施形態に係る固体撮像素子300の製造方法を示す図であり、図8(c)は、固体撮像素子300の断面模式図である。本実施形態では、図2の固体撮像素子100と比較して、透明ガラス基板103を用いずに、透明樹脂102を厚手に塗って透明ガラス基板103の代わりとした点が異なる。
FIGS. 8A and 8B are views showing a method for manufacturing a solid-
即ち、図8(a)に示す様に、多数の撮像素子チップが形成された半導体ウェア110の上に厚手に透明樹脂102を塗り、この透明樹脂が硬化した後、図8(b)に示す様に、個々の撮像素子チップ101をダイシングすることで、図8(c)の固体撮像素子300が製造される。
That is, as shown in FIG. 8A, a thick
本実施形態では、透明ガラス基板の代わりに厚手の透明樹脂102を用いるため、透明樹脂102としては、硬化したときガラス質程度の硬度となり表面が傷付き難い樹脂を選択するのが好ましい。
In the present embodiment, since the thick
図9(a)(b)は、本発明の更に別実施形態に係る固体撮像素子400の製造方法を示す図であり、図9(c)は、固体撮像素子400の断面模式図である。本実施形態では、半導体ウェハ上に形成した複数の撮像素子チップ101をダイシングして個片化し、更に、良品のみを選択して、図9(a)に示す様に、円板状の透明ガラス基板115上に透明樹脂102で貼り付ける。
FIGS. 9A and 9B are views showing a method for manufacturing a solid-
そして、図9(b)に示す様に、隣接する撮像素子チップ101間の透明ガラス基板115をダイシングして個片化した透明ガラス基板103とし、図9(c)に示す固体撮像素子400とする。
Then, as shown in FIG. 9B, a
この構成によっても、図2の固体撮像素子100と同様に、小型,薄型の信頼性が高い固体撮像素子を得ることができる。
Also with this configuration, a small and thin solid-state image sensor with high reliability can be obtained, as with the solid-
図10(a)(b)は、本発明の更に別実施形態に係る固体撮像素子500の製造方法を示す図であり、図10(c)は、固体撮像素子500の断面模式図である。
10A and 10B are views showing a method for manufacturing a solid-
本実施形態は、基本的に、図9に示す固体撮像素子400と同じであるが、異なるのは、円板状の透明ガラス基板115上に良品の撮像素子チップ101を貼り付けたとき、図10(a)に示す様に、撮像素子チップ101間に隙間104ができるが、この隙間104を、図10(b)に示す様に、樹脂105で埋めてしまう。樹脂としては、光学的に黒色の樹脂を用いるのが好ましい。黒色とすることで、迷光が撮像素子チップ101に入らないようにすることができる。
This embodiment is basically the same as the solid-
そして、図10(c)に示す様に、樹脂105の部分をダイシングして固体撮像素子500を個片化する。これにより、固体撮像素子500は、完全な矩形体となり、取り扱いが容易になると共に、透明ガラス基板103の端部の損傷を防止することが可能となる。黒色樹脂とすることで、迷光の入射防止も図れる。
Then, as shown in FIG. 10C, the portion of the
なお、図7の実施形態においても、透明ガラス基板103と撮像素子チップ101との段差部分を黒色の樹脂で覆って(埋めて)完全な矩形体とし、撮像素子チップ101の欠け防止及び迷光入射の防止を図っても良いことはいうまでもない。
In the embodiment of FIG. 7 as well, a stepped portion between the
以上述べた様に、上述した各実施形態に係る固体撮像素子100,200,300,400,500は、基本的に、透明ガラス基板103(又は厚手の透明樹脂)と撮像素子チップ101だけで撮像素子モジュールが形成されるため、従来のCCD型やCMOS型等のイメージセンサと比較して全体として厚さが薄くなる。このため、内視鏡の先端部や携帯電話機等の小型の電子機器に搭載するのに好適となる。
As described above, the solid-
以上述べた様に、本実施形態によるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段と、前記光電変換膜の光入射側上層に透明樹脂を接着材として貼り付けられた透明基板と、前記信号読出手段に配線接続され前記半導体基板に貫通して設けられると共に該半導体基板の前記光電変換膜が設けられた面と反対側の面に露出して設けられた電気的接続端子とを備えることを特徴とする。 As described above, the photoelectric conversion film stacked solid-state imaging device without the microlens according to the present embodiment includes the semiconductor substrate, the photoelectric conversion film stacked on the light incident side upper layer of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate. A signal reading unit that is formed on the surface and reads out a signal corresponding to the amount of signal charge detected by the photoelectric conversion film according to the amount of incident light as an imaged image signal; and a transparent resin on the light incident side upper layer of the photoelectric conversion film A transparent substrate pasted as an adhesive, and a wiring connected to the signal reading means and provided through the semiconductor substrate and exposed on the surface of the semiconductor substrate opposite to the surface on which the photoelectric conversion film is provided. And an electrical connection terminal provided.
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、前記電気的接続端子が露出した前記反対側の面と前記透明基板の表面との距離が全体の厚さとなることを特徴とする。 Further, in the photoelectric conversion film laminated solid-state imaging device not mounted with the microlens of the embodiment, the distance between the opposite surface where the electrical connection terminal is exposed and the surface of the transparent substrate is the total thickness. Features.
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、前記透明基板と前記半導体基板とが同面積であることを特徴とする。 Moreover, the photoelectric conversion film laminated solid-state imaging device without the microlens according to the embodiment is characterized in that the transparent substrate and the semiconductor substrate have the same area.
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、前記透明基板の代わりに前記透明樹脂を厚手に形成したことを特徴とする。 In addition, the photoelectric conversion film laminated solid-state imaging device not mounted with the microlens according to the embodiment is characterized in that the transparent resin is thickly formed instead of the transparent substrate.
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、前記透明基板が前記半導体基板より小面積であることを特徴とする。 Moreover, the photoelectric conversion film laminated solid-state imaging device not mounted with the microlens according to the embodiment is characterized in that the transparent substrate has a smaller area than the semiconductor substrate.
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、前記透明基板が前記半導体基板より大面積であることを特徴とする。 Moreover, the photoelectric conversion film laminated solid-state imaging device not mounted with the microlens according to the embodiment is characterized in that the transparent substrate has a larger area than the semiconductor substrate.
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、前記透明基板と前記半導体基板との面積の違いによる段差部分を樹脂で埋めて全体を完全な矩形体としたことを特徴とする。 Further, in the photoelectric conversion film laminated solid-state imaging device not mounted with the microlens of the embodiment, the stepped portion due to the difference in area between the transparent substrate and the semiconductor substrate is filled with resin to form a complete rectangular body as a whole. Features.
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、側面が黒色に塗られていることを特徴とする。 In addition, the photoelectric conversion film laminated solid-state imaging device without the microlens according to the embodiment is characterized in that the side surface is painted black.
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段とを備えるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板が他の前記半導体基板と分離される前の複数の該半導体基板の集合体でなる半導体ウェハの前記光入射側上層に該半導体ウェハと同等面積の透明基板を透明樹脂で貼り合わせ、該貼り合わせ後に該半導体基板及び該透明基板をダイシングして個片化することを特徴とする。 In addition, a method for manufacturing a photoelectric conversion film stacked solid-state imaging device not mounted with a microlens according to an embodiment includes a semiconductor substrate, a photoelectric conversion film stacked on a light incident side upper layer of the semiconductor substrate, and a surface portion of the semiconductor substrate. A photoelectric conversion film stack type solid-state imaging device not equipped with a microlens, comprising: a signal reading unit that is externally formed and read out as a captured image signal a signal corresponding to the amount of signal charge detected by the photoelectric conversion film according to the amount of incident light. The light incidence of a semiconductor wafer comprising a plurality of semiconductor substrate assemblies before the semiconductor substrate on which the signal reading means and the photoelectric conversion film are formed is separated from other semiconductor substrates. A transparent substrate having the same area as the semiconductor wafer is bonded to the upper side layer with a transparent resin, and after the bonding, the semiconductor substrate and the transparent substrate are diced into individual pieces. .
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段とを備えるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板が他の前記半導体基板と分離される前の複数の該半導体基板の集合体でなる半導体ウェハのうち良品の前記半導体基板の前記光入射側上層に個片化された前記透明基板を透明樹脂で貼り付け、該貼り付け後にダイシングして前記半導体ウェハを個片化することを特徴とする。 In addition, a method for manufacturing a photoelectric conversion film stacked solid-state imaging device not mounted with a microlens according to an embodiment includes a semiconductor substrate, a photoelectric conversion film stacked on a light incident side upper layer of the semiconductor substrate, and a surface portion of the semiconductor substrate. A photoelectric conversion film stack type solid-state imaging device not equipped with a microlens, comprising: a signal reading unit that is externally formed and read out as a captured image signal a signal corresponding to the amount of signal charge detected by the photoelectric conversion film according to the amount of incident light. A manufacturing method, wherein the semiconductor substrate on which the signal reading means and the photoelectric conversion film are formed is a non-defective product out of a plurality of semiconductor wafers before being separated from other semiconductor substrates. The transparent substrate separated into the upper layer on the light incident side of the semiconductor substrate is pasted with a transparent resin, and the semiconductor wafer is separated into pieces by dicing after the pasting. That.
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段とを備えるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板が他の前記半導体基板と分離される前の複数の該半導体基板の集合体でなる半導体ウェハの前記光入射側上層に厚手の透明樹脂を積層して硬化させ、該硬化後にダイシングして前記半導体ウェハを個片化することを特徴とする。 In addition, a method for manufacturing a photoelectric conversion film stacked solid-state imaging device not mounted with a microlens according to an embodiment includes a semiconductor substrate, a photoelectric conversion film stacked on a light incident side upper layer of the semiconductor substrate, and a surface portion of the semiconductor substrate. A photoelectric conversion film stack type solid-state imaging device not equipped with a microlens, comprising: a signal reading unit that is externally formed and read out as a captured image signal a signal corresponding to the amount of signal charge detected by the photoelectric conversion film according to the amount of incident light. The light incidence of a semiconductor wafer comprising a plurality of semiconductor substrate assemblies before the semiconductor substrate on which the signal reading means and the photoelectric conversion film are formed is separated from other semiconductor substrates. A thick transparent resin is laminated on the side upper layer and cured, and after the curing, the semiconductor wafer is separated into individual pieces.
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、半導体基板と、該半導体基板の光入射側上層に積層された光電変換膜と、前記半導体基板の表面部に形成され前記光電変換膜が入射光量に応じて検出した信号電荷量に応じた信号を撮像画像信号として外部に読み出す信号読出手段とを備えるマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法であって、複数の前記信号読出手段及び前記光電変換膜が形成された前記半導体基板を前記光入射側上層の側を1枚の透明基板に透明樹脂で貼り付け、該貼り付け後に該透明基板をダイシングして前記半導体基板を個片化することを特徴とする。 In addition, a method for manufacturing a photoelectric conversion film stacked solid-state imaging device not mounted with a microlens according to an embodiment includes a semiconductor substrate, a photoelectric conversion film stacked on a light incident side upper layer of the semiconductor substrate, and a surface portion of the semiconductor substrate. A photoelectric conversion film stack type solid-state imaging device not equipped with a microlens, comprising: a signal reading unit that is externally formed and read out as a captured image signal a signal corresponding to the amount of signal charge detected by the photoelectric conversion film according to the amount of incident light. In the manufacturing method, a plurality of the signal reading means and the semiconductor substrate on which the photoelectric conversion film is formed are attached to one transparent substrate with a transparent resin on the light incident side upper layer side, and after the attachment, The transparent substrate is diced to separate the semiconductor substrate.
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、前記1枚の透明基板に複数の前記半導体基板を貼り付けた後に隣接する該半導体基板間の隙間を樹脂で充填し、該樹脂が硬化した後、該樹脂及び前記透明基板をダイシングして前記半導体基板を個片化することを特徴とする。 Further, in the method for manufacturing a photoelectric conversion film laminated solid-state imaging device not mounted with a microlens according to the embodiment, a gap between adjacent semiconductor substrates is resinized after a plurality of the semiconductor substrates are attached to the single transparent substrate. After the resin is cured and cured, the resin and the transparent substrate are diced to separate the semiconductor substrate.
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子の製造方法は、前記樹脂が光学的に黒色の樹脂であることを特徴とする。 In addition, the method for manufacturing a photoelectric conversion film laminated solid-state imaging device not mounted with a microlens according to the embodiment is characterized in that the resin is an optically black resin.
また、実施形態のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、上記のいずれかに記載の製造方法で製造したことを特徴とする。 In addition, the photoelectric conversion layer stacked solid-state imaging device without the microlens according to the embodiment is manufactured by any one of the manufacturing methods described above.
また、実施形態の撮像装置は、上記のいずれかに記載のマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子を搭載したことを特徴とする。 In addition, the imaging apparatus according to the embodiment is characterized in that the photoelectric conversion film laminated solid-state imaging element not mounted with any of the above-described microlenses is mounted.
本実施形態によれば、小型,薄型で量産性の高い素子構造を持つ固体撮像素子の製造ができ、中空構造がなく信頼性の高い固体撮像素子を得ることができ、撮像素子チップ上に塵埃等が浸入しない構造のため信頼性がより高い固体撮像素子を得ることが可能となる。 According to the present embodiment, it is possible to manufacture a solid-state imaging device having a small, thin, and highly productive device structure, and to obtain a solid-state imaging device having no hollow structure and having high reliability, and dust on the imaging device chip. Therefore, it is possible to obtain a solid-state imaging device with higher reliability due to a structure that does not enter the surface.
本発明に係るマイクロレンズ非搭載の光電変換膜積層型固体撮像素子は、小型,薄型でしかも量産性,信頼性が高くなるため、デジタルスチルカメラ,デジタルビデオカメラ,カメラ付携帯電話機,カメラ付電子装置,監視カメラ,内視鏡,車載カメラ等に搭載すると有用である。 Since the photoelectric conversion film laminated solid-state imaging device without a microlens according to the present invention is small and thin, and has high mass productivity and reliability, a digital still camera, a digital video camera, a mobile phone with a camera, an electronic with a camera It is useful to install in devices, surveillance cameras, endoscopes, in-vehicle cameras, etc.
20 撮像装置(デジタルカメラ)
21 撮影レンズ
26 デジタル信号処理部
29 システム制御部
100 光電変換膜積層型固体撮像素子
101 撮像素子チップ
102 透明樹脂(接着材)
103 透明ガラス基板
104 隙間
105 黒色の樹脂
110 半導体ウェハ
112 撮像領域
113 接続パッド
115 円板状の透明ガラス基板
121 半導体基板
125 画素電極膜
130 光電変換膜
131 対向電極膜
132 保護膜
20 Imaging device (digital camera)
21 photographing
103
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